无阻力任意摆角下配重复摆振动的数值研究

从振动的非线性微分方程出发,采用Mathematica数值模拟不同摆角与配重位置下配重复摆的运动过程并得到其周期.当悬挂点和配重的位置固定时,数值研究配重复摆的周期与角振幅的拟合关系,得到任意摆角配重复摆的周期拟合公式,通过计算得出拟合周期并将之与数值周期进行比较.     

吊头激励下的柔索摆系统建模与仿真

根据起重船柔索摆系统的运动特性,将其运动分解成相互独立的吊物摆动分量和吊索波动分量;采用弦振动理论构建了混合初始边界条件下确保存在唯一性的吊索波动数学模型,并利用无条件稳定的隐式差分法解决了其数值解的稳定性问题;采用以球坐标为摆动角的吊物摆动数学模型和叠加原理得到了逼真的柔索摆运动形态.仿真结果表明,所提出的数学模型和算法能够求解出逼真的柔索摆实时运动形态.     

局部轮压作用下带水平筋腹板的稳定性

桥式起重机桥架结构采用的中轨及半偏轨箱形梁腹板的稳定性计算,经典弹性稳定理论已提供了成熟的计算公式,这些公式已为许多国家的起重机设计规范采用。但是对近年来渐多采用的偏轨式箱形梁,因主腹板所受的轮压是一个局部载荷,在数学和力学计算方面带来困难,故研究得尚不够充分。尤其是带水平筋的主腹板,至今在各国规范中均禾给出合理的计算公式。本文的重点是从理论上和实验上研究局部轮压作用下腹板的稳定性,推导并简化了有关公式,可用于分析计算偏轨箱形梁主腹板的稳定性。理论计算结果与实验值能较好地吻合。本文还就失稳判据问题进行了讨论。     

摆角、摆长和摆锤大小对摆的周期影响研究

采用理论分析和实验研究相结合的方法,分别研究了摆角、摆长和摆锤大小对摆的周期的影响。在摆角小于5°、摆长在1 m左右和摆锤半径较小时,并忽略空气阻力的情况下,两种理论方法计算的结果与实验测量结果相一致,可把这种摆当作单摆来处理。     

桥式起重机的二自由度内模防摆控制研究

提出一种内模二自由度的控制方法,将桥式起重机的定位防摆控制转化为对定位、绳长控制系统的伺服跟踪,并利用起重机模型的强耦合性保持摆角稳定。根据内模控制理论设计二自由度控制器将系统的抗干扰性和跟随特性分开进行控制,增强了系统的鲁棒性。使得起重机小车和吊绳快速准确到达期望位置的同时抑制负载摆动,理论分析和仿真实验证明了该方法的可行性。     

任意变厚度旋转扁薄壳非线性稳定的样条函数解法

为解决计算矢高特大的扁壳的收敛问题，以三次B样条函数为试函数，用配点法计算了任意变厚度的旋转扁薄壳的非线性稳定．给出了均布或多项式分布荷载作用下，等厚度、线性、指数型或多项式型变厚度的圆锥壳、球壳或四次多项式型旋转壳的上、下临界荷载．所得的结果同其他方法包括有限单元法的结果做了比较．在均布荷载作用下，等厚度球壳的矢高为其厚度的6052倍时，对上临界荷载的计算仍取得了收敛的数值结果．用样条配点法编写的程序具有精度高、收敛范围特大、输入的数据和计算时间少的优点．     

基于ARM的风力摆实验平台的研究与应用

以大学生自主创新与电子设计为背景,该文介绍了基于ARM的风力摆实验平台的研究与应用。平台整合了风力摆系统上所需的所有电路模块和实验装置,包括单片机、轴流风机驱动模块、姿态测量模块、电源模块、人机交互模块及悬挂轴风力摆所需的支架;提供了控制风力摆做不同轨迹运动的算法和CCS开发平台上的配套代码,可供学生参考和学习使用。实验结果表明,该实验平台可实现通过按键操作控制风力摆完成不同轨迹的运动,且实验现象明显。     

基于模糊补偿的塔式起重机自适应模糊滑模控制

塔式起重机在工作时,负载会产生摆动,且系统具有欠驱动性、非线性和强耦合性的特征,定位与消摆控制难度大。大多数现有控制方法未考虑系统的摩擦项或者考虑系统摩擦项时由固定公式计算得出,而工程实际应用中摩擦项易受到工作环境的影响,引起控制效果的降低。为解决上述问题,本文提出了一种基于模糊补偿的自适应模糊滑模控制器。首先,通过对原有的系统动力学模型进行改造,构造出新的动力学模型,解决了系统由于欠驱动特性导致控制律难以设计的问题。随后采用模糊逼近的方式对系统的摩擦项进行逼近,解决了不确定性的工作环境对摩擦项的影响。其次在此基础上与滑模控制理论相结合设计控制器,并经严格的稳定性分析,证明了系统是渐进稳定的。最后,经仿真和实验结果验证了所提方法的有效性。     

船舶起重机的机电液一体化联合仿真

为了研究船舶起重机的消摆操纵控制策略,需建立起重机的虚拟样机.采用Pro/E三维设计软件建立起重机的几何模型,将其导入ADAMS软件中,定义构件的材料及相对运动关系,并采用由轴套力连接小圆柱体的方法,建立钢丝绳模型;在AMESim软件平台上建立起重机回转、起升和变幅操纵机构的液压系统模型;最后在AMESim Advanced高级建模与仿真平台上建立集机械、液压与控制系统的一体化仿真模型.利用静态理论计算对所建模型进行验证,结果表明:所建模型的静态和动态仿真结果能准确代表实际起重机结构和操纵系统,该模型可以用来开展下一步的消摆控制研究.     

基于高斯伪谱法的双摆桥起消摆策略分析

为了解决桥式起重机钢丝绳和负载的双摆问题,本文提出采用高斯伪谱法实现消摆。深入分析了影响吊具与负载摆动的控制因素,通过系统运动状态运用拉格朗日方程建立了双摆桥起动力学模型和最优控制模型,依靠相同运动曲线的输入验证了模型的有效性;将原最优控制问题转换为高斯伪谱形式,采用高斯伪谱法直接对建立的模型进行分析并在有限时间内获得最优解。仿真实验结果表明：采用高斯伪谱法能够有效实现消摆,控制结果与其他控制方法作比较,进一步证明了高斯伪谱法的优越性及有效性。     

吊重摆长对起重机PID防摇控制的影响

起重机的摆动会极大地影响工作效率,降低运行时的安全性.吊重摆动问题仍然是当前需要解决的问题,其中摆长的不断变化是防摇的难题.通过MATLAB及试验研究吊重摆长对起重机PID防摇的影响,首先建立起重机吊重摆动的数学模型,并设计PID控制算法;采用MATLAB进行动力学仿真分析,得出起重机自由停摆及防摇停摆时的仿真结果,分析不同吊重摆长对系统防摇结果的影响;最后通过试验进行验证.仿真分析及试验结果表明,防摇控制器对起重机停摆有较大影响;起重机吊重摆长越长,系统达到稳定状态的时间越长,但是最大摆角会减小.     

基于涡致振动的内置压电悬臂梁柔性圆管能量收集结构的数值模拟

为了分析基于涡致振动的内置双晶压电悬臂梁柔性圆管压电能量收集结构的运动机理和性能,对其进行了流固耦合和压电耦合数值模拟。对一端固定一端自由的柔性圆管进行了流固耦合数值模拟,在流速为1.1 m/s,柔性圆管直径D为0.03 m,高度为0.11 m时,该结构的涡致振动能够处于稳定的锁频状态。对折合速度为1.3～4.0,中心距为3D～6D的前置等径刚性圆柱阻流体的柔性圆管进行了流固耦合和压电耦合的数值模拟。研究结果表明,柔性圆管的振幅响应和压电悬臂梁的开路输出电压均随折合速度的增大而增大,在仿真参数范围内,结构的振幅响应和输出电压时程曲线均为稳定的周期函数。当折合流速为4.0,中心距为5D时,结构产生的振幅最大,为2.38×10~(-3) m,电压为6.75 V。证明了根据不同流速,可以通过调节圆管的结构参数以使涡致振动产生锁频现象,从而得到最大振幅和输出电压,进而可将其用于电能收集,为下一步能量收集结构的实验制备提供了理论参考。     

弹载滚转稳定平台运动稳定性分析及试验验证

适用于高过载、高旋转弹药的滚转稳定平台有效解决了该类弹药的导航参数测试问题。该平台基于复摆运动原理设计,通过分析内弹道环境下平台的抗过载能力,以及在外弹道飞行过程中平台受力状况,对其内筒运动稳定性的影响,设计了轴向负荷承载区的过载转移装置。建立了平台在弹载环境下内筒运动的微分方程。通过对弹药的气动力仿真,以及系统动力学模型的计算,得到平台内筒滚转角速率与角度变化曲线;并在冲击台与高速飞行仿真转台上进行相应验证试验。试验结果与计算结果对比,表明平台可抗过载10 000g,且弹载环境下内筒作小幅的往复摆动,符合复摆的运动规律,其运动状态稳定。     

冰球式封装蓄冰槽蓄冷过程理论分析及实验研究

通过对冰球式封装蓄冰槽蓄冷时的传热过程进行分析,建立了数值传热方程,对蓄冷过程进行了理论计算,得到了蓄冰槽蓄冷过程中乙二醇溶液出口温度及蓄冰球温度的变化趋势.同时,设计搭建了冰球式封装蓄冷空调系统实验台,分析了冰球式蓄冷系统中蓄冰槽和蓄冰球的结构与性能,对蓄冷过程进行了实验测试,并将测试结果与理论计算进行了对比分析,提出了优化冰球式蓄冷系统的方法.     

电磁共振摆的实验设计与理论分析

设计出一个电磁共振摆,即周期性磁场作用下运动的复摆.通过实验对其周期、振幅、失稳范围等运动规律进行了研究,并从理论上建立该摆的运动方程,用Matlab进行了数值模拟.     

短周期地震计回转摆敏感元件优化设计与仿真

为拓展地震计有效频带范围,对回转摆进行理论分析,得出回转摆频率特性与敏感元件簧片尺寸计算公式。采用ANSYS仿真软件建立回转摆有限元仿真模型,对敏感元件进行模态和静态分析,并对敏感元件簧片尺寸进行优化设计。采用游击力锤激励法对优化前后的回转摆进行振动模态实验,测试结果表明回转摆模态频率误差在1. 01%以内,验证了优化回转摆仿真模型的合理性。采用正弦标定法测量优化前后地震计的频率特性,实验结果表明:相比于传统敏感元件地震计,优化后回转摆一阶与二阶固有频率差提高了22. 48%,地震计频带范围拓展了21. 42%,为地震计扩展频带范围提供了理论依据。     

钢管混凝土抛物线空腹拱平面内轴压稳定性能研究

采取理论推导和数值模拟相结合的方式,对钢管混凝土抛物线空腹拱的平面内稳定性能进行深入研究。首先,使用有限元软件建立钢管混凝土抛物线圆管拱模型,与实验进行对比,证明建模方法的正确性;然后,推导出钢管混凝土抛物线空腹拱的换算长细比,研究空腹拱的位移发展趋势、对轴力发展趋势和弯矩发展趋势探讨变化情况;最后,根据有限元计算结果,使用考虑矢跨比的稳定系数修正公式,发现修正公式与有限元结果吻合度较好,能够用于指导工程设计。     

滚珠环面蜗杆传动的运动受力和强度分析

本文对滚珠环面蜗杆传动进行了运动和受力分析,确定出相应的运动和动力参数,并推导出适合于该传动的强度计算公式。最后对一台环面滚珠蜗杆样机进行了电算,为该传动的实验研制提供了可靠的数据。